煤礦頂板事故預(yù)防和處理方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上預(yù)防和處理煤礦事故的方法一、事故的定義頂板：指冒頂、片幫、頂板掉矸、頂板支護垮倒、沖擊地壓、露天邊坡滑移垮塌等。底板視為頂板。二、頂板災(zāi)害基礎(chǔ)知識 1.煤層的頂?shù)装迕簩拥捻數(shù)装迨侵该合抵形挥诿簩由舷乱欢ň嚯x的巖層，按照沉積順序，在正常情況下，位于煤層之下，先于煤層生成的巖層是底板；位于煤層之上，在煤層形成之后的巖層叫頂板。由于沉積物質(zhì)和沉積環(huán)境的差異，頂?shù)装鍘r層性質(zhì)和厚度各不相同，在開采過程中破碎，冒落的情況也就不同，了解這些巖層的巖性特征、厚度、層理及節(jié)理發(fā)育程度，強度及含水性等，對確定頂板管理和巷道支護方式均有重要意義。（1）煤層的頂板偽頂：是緊貼煤層之上的，極易

2、隨煤炭的采出而同時垮落的較薄巖層，厚度一般為0.3m0.5m,多由頁巖，炭質(zhì)頁巖等組成。直接頂：是直接位于偽頂或煤層（如無偽頂）之上巖層，常隨著回撤支架而垮落，厚度一般在1m2m,多由泥巖、頁巖、粉砂巖等較易垮落的巖石組成。基本頂：又叫老頂，是位于直接頂之上或直接位于煤層這上（此時無直接頂和偽頂）的厚而堅硬的巖層。常在采空區(qū)上方懸露一段時間，直到達到相當面積之后才能垮落一次，通常由砂巖、礫巖、石灰?guī)r等堅硬巖石的組成。（1）煤層底板偽底：直接位于煤層之下的薄層軟弱巖層，多為炭質(zhì)頁巖或泥巖，厚度一般為0.2m0.3m。直接底：直接位于煤層之下硬度較低的巖層，厚度一般由幾十厘米到1米左右，通常由泥巖

3、、頁巖或粘土巖。若直接底為粘土巖，則遇水后易膨脹，可能造成巷道底鼓與支架插底現(xiàn)象，輕者影響巷道運輸與工作面支護，重者可使巷道遭愛嚴重破壞。老底：指位于直接底之下，比較堅硬的巖層，多為砂層，石灰?guī)r等。2.采煤工作面頂板的分類根據(jù)工作面頂板冒落的難易程度，將頂板分為五類。（1）易冒落的松軟頂板該類頂板的特點是煤層頂板是易垮落的松軟巖層，回柱后頂板能立即冒落，且能填滿采空區(qū)。這類頂板由于冒落比較充分，使位于裂隙帶的老頂巖層，在回采過程中，很容易取得平衡，因而老頂?shù)拈_裂，彎曲下沉，對工作面幾乎沒有什么影響，工作面來壓比較緩和，無明顯的周期壓力，靠采空區(qū)一側(cè)的頂板下沉量較穩(wěn)定，頂板容易管理。（2）中等冒

4、落性的頂板該類頂板的特點是直接頂，厚度一般小于煤層平等的68倍，其上部為比較堅硬的老頂，雖然回柱后直接頂隨之垮落，但因厚度不大，不能填滿采空區(qū)，老頂則置于懸露狀態(tài)，當工作面推進一段距離后老頂才開始垮落，此時因采空區(qū)落差較大，致使工作面呈現(xiàn)周期來壓狀態(tài)，嚴重時可使采場切頂垮面。對于這類頂板應(yīng)注意老頂?shù)幕顒右?guī)律。（3）難冒落的堅硬頂板這類頂板的特點是老頂直接賦于煤層之上，或有一偽頂，無直接頂，由于老頂垮時采空區(qū)的落差太大，使工作面呈現(xiàn)明顯的周期來壓，工作面平時的下沉量及下沉速度較小，而當周期來壓時下沉速度急劇增加，工作面頂板情況迅速惡化，應(yīng)當注意及時采取措施。（4）極難冒落的堅硬頂板這類頂板的特點

5、是煤層板為極其堅硬的整體性厚巖層，在采空區(qū)能懸露上萬平方米而不垮落，當垮落時則能形成暴風，致使工作面造成垮面和嚴重破壞。（5）可塑性彎曲的頂板該類頂板的特點是直接頂，雖是具有一定厚度的堅硬巖層（如砂巖、石灰?guī)r），但由于其中存在有平行于工作面的節(jié)理裂隙，采煤后頂板下沉，在移動過程中斷裂成塊，但仍互相擠在一起具有傳遞水平力的能力，就像“砌體梁”一樣，各巖塊互相牽制而成平衡，隨工作面推進頂板彎曲下沉接觸底板。三、堅硬難冒頂板的防治1.堅硬難冒頂板的主要特點堅硬堅硬冒頂板指的是直接頂巖層比較完整、堅硬（固），回柱后頂板不能立即垮落的頂板。一般為砂巖、砂巖和石灰?guī)r。堅硬難冒頂板具有整、厚、硬的性質(zhì)。開采

6、堅硬難冒頂板的煤層，采空區(qū)易形成大面積懸頂。使用刀柱法開采時，懸頂面積高達幾萬平方米到幾十萬平方米；長壁垮落法開采時，老頂初次來壓與垮落面積出可達1萬m2以上。在超過極限面積后，頂板就會突然冒落，造成劇烈的動力現(xiàn)象。大面積的頂板在極短時間內(nèi)冒落，不僅對回采工作面支護產(chǎn)生嚴重的破壞，而且把已采空間的空氣瞬時壓迫排出，形成巨大的暴風，對附近巷道甚至礦井破壞極大。2.堅硬難冒頂板災(zāi)害的防治方法防治頂板大面積來壓和冒落的基本原則是，采取有力措施不使采空區(qū)旋頂過大。其主要方法是提前強制爆破頂板。（1）提前強制爆落頂板（2）合理選擇支柱類型為了減少頂板的離層，降低頂板對支柱的沖擊力，應(yīng)盡量采用初撐力高的支

7、柱，如單體液壓支柱。（3）控制懸頂面積作業(yè)規(guī)程中要明確規(guī)定正常推進過程中允許的懸頂面積，超過規(guī)定時必須強制放頂，超過規(guī)程規(guī)定的懸頂距離時，必須停止采煤，采取措施進行處理。四、破碎頂板災(zāi)害的防治1.破碎頂板的主要特點破碎頂板指的是巖層的強度低、節(jié)理裂隙十分發(fā)育、整體性差、自穩(wěn)能力低，并在工作面控頂區(qū)范圍內(nèi)維護困難的頂板。破碎頂板容易發(fā)生避部漏垮型冒頂現(xiàn)象。漏垮型冒頂也是主要頂板災(zāi)害之一。所以防治破碎頂板漏垮型冒頂是采煤工作面頂板管理的重要內(nèi)容之一。2.破碎頂板的主要類型破碎頂板根據(jù)其巖性的不同可分為五種類型：（1）構(gòu)造破碎型構(gòu)造破碎型即受復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造影響，如節(jié)理裂隙發(fā)育、斷層及褶皺、沖刷帶、陷落

8、柱附近等。（2）復(fù)合松軟型復(fù)合松軟型即頂板由松軟的頁巖、泥質(zhì)頁巖及砂頁巖等組成。（3）離層型離層型即頂板由下軟上硬的薄層頁巖、砂頁巖、砂巖組成，層間粘結(jié)力很低或有煤線。（4）包裹體鋃嵌型包裹體鋃嵌型即堅硬巖塊的鍋底狀包裹體鋃嵌在沉積巖層內(nèi)。（5）采動影響型采動影響型即受到采掘活動影響，頂板已經(jīng)發(fā)生離層、下沉和破碎。3.破碎頂板災(zāi)害防治的一般技術(shù)（一）減少頂板暴露面積和縮短頂板暴露時間對單體支柱采煤工作面有下列方法：（1）及時掛梁或探板，及時打柱；頂板用小板等插嚴；如果煤壁松軟，煤壁一律背好。（2）掛梁、探板和支柱必須保證質(zhì)量。（3）若頂板極度破碎采用在上述方法仍控制不住頂板時，則需要采用撞楔法

9、采煤。（4）減少放炮對頂板的震動破壞。實現(xiàn)措施是：不放頂眼炮，底眼要稀且少裝藥，每次同時放炮眼數(shù)要少。在工序安排上。回柱放頂、放煤和割煤三大重要工序要錯開一定距離一般為15m左右，以減少它們對頂板共同作用。（二）選擇合理的開采方法（1）為減少開采形成的高壓力，應(yīng)避免形成殘留煤柱，實現(xiàn)無煤柱開采；避 免上、下部殘留煤柱或工作面停采線；選擇合理的開采順序，避免形成孤島形工作面，以減緩破碎頂板的進一步惡化。（2）初采時不得推采開切眼的另一幫煤柱。（3）工作面有條件的盡量布置成俯斜方向，避免仰斜開采，上下平巷與工作面盡可能布置成直角或大于60°的交角，避免出現(xiàn)銳角。并且要沿破碎頂板掘進，避免

10、挑頂掘進。（4）對于節(jié)理裂隙發(fā)育的破碎頂板，要使工作面對著主節(jié)理的傾向推進，否則頂板容易出現(xiàn)純開裂隙或臺階下沉。（5）合理選擇支護形式。破碎頂板采煤工作面支護使用木柱木梁時，應(yīng)選用橫板下聯(lián)鎖形式；柱距以0.50.6m為宜；控頂距以三四排為好。（6）推廣使用單體液壓支柱。破碎頂板采煤工作面支護應(yīng)盡量使用單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁、錯梁直線柱的形式。五、復(fù)合型頂板災(zāi)害的防治1.復(fù)合型頂板的概念煤層的頂板由厚度為0.5m0.2m的下部軟巖及上部硬巖組成，且它們之間有煤線或薄層軟弱巖層，此時稱為復(fù)合型頂板。煤層頂板的下部軟巖一般是泥巖、頁巖和砂而巖等，它可能是一層或多層不同巖性的巖層組成，也可能層理比

11、較發(fā)育。上部硬巖一般是中粒砂巖、細粒砂巖和火成巖等。推垮型冒頂是由平行于巖層層面的頂板壓力推倒工作面支架而導(dǎo)致的冒頂。推垮型冒頂也是主要頂板災(zāi)害之一。由于復(fù)合型頂板的結(jié)構(gòu)和巖性，容易發(fā)生離層，所以復(fù)合型頂板條件經(jīng)常是發(fā)生推垮型冒頂事故，損失是慘重的。2.復(fù)合型頂板大面積冒落的機理和特點（一）冒頂機理復(fù)合型頂板必須具備以下五個條件，才會發(fā)生大面積冒頂事故。（1）離層由于支柱的初撐力小，剛度差（底軟、支柱打在浮煤上，或“鞋”、“帽”等初壓縮），在頂板下位軟巖自重作用下支柱下縮或下沉，而頂板上位硬巖未下沉或下沉緩慢，也就是軟硬巖層下沉不同步，從而導(dǎo)致軟硬巖層離層。（2）斷裂在原生裂隙、構(gòu)造裂和采動裂

12、隙作用下，在頂板下位軟巖中形成一個六面體。此六面體與上面硬巖層脫離，四周或是已與原巖層斷開，或是以采空區(qū)為鄰，下面由單體支柱支撐，如果周圍沒有約束，此六面體連同支撐它的單體支架梁將是個不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。（3）去路當六面體周圍（一般是采空區(qū)側(cè)或沿傾斜下側(cè)）出現(xiàn)一個自由空間（例如冒空），使六面體有了去路，而且六面體向去路方向又有一定的傾角，在自重作用下，此去路變得更暢通。（4）推力當六面體有向下推的趨勢時，巖層斷裂面將產(chǎn)生阻止其下推的摩擦阻力，當六面體的推力大于阻力時，才會發(fā)生推垮型冒頂。（5）誘發(fā)工作面誘發(fā)條件很多，例如放炮、調(diào)整支架、回柱放頂?shù)裙ば蛞约皫r層自身運動，都會或大或小地引起周圍巖層產(chǎn)生震

13、動，使六面體與斷裂面的摩擦阻力變小，可能有導(dǎo)致六面體下推力大于總阻力。（二）冒頂特點：（1）冒頂分沒有預(yù)兆和有預(yù)兆兩種。在大多數(shù)情況下，當六面體形成時下推力與總阻力處于臨界平衡狀態(tài)。在某種因素的誘發(fā)下會發(fā)生無預(yù)兆的突然的推垮型冒頂，推垮發(fā)生時速度快，來勢猛，人力無法抗拒。如果離層六面體的下推力還小于總阻力，則在某些因素的反復(fù)誘導(dǎo)下，阻力越來越小，六面體開始運動，阻力變得更小，運動速度愈來愈快，產(chǎn)生支柱下斜，靠煤壁及采空區(qū)處掉矸等預(yù)兆，接著發(fā)生推垮型冒頂，在這種情況下往往來得及撤出工作人員。（2）冒頂在時間上是隨機的。在復(fù)合頂板條件下，什么時候具備上述五個條件，這些條件哪個先形成、哪個后形成都是

14、隨機的。采煤過程中各工序都可能成為誘發(fā)條件，所以冒頂在任何工序都可能發(fā)生。（3）冒頂前工作面壓力小。由于在冒頂前工作面頂板壓力小，支架僅支撐頂板下位軟巖層，所以支架沒有變形、損壞，磨擦支柱無明顯下縮，單體液壓支柱無明顯溢流。（4）冒頂時工作面支柱被推倒。冒頂時由于頂板向下或向采空區(qū)滑移，帶動其下的支柱改變支撐方向向下傾倒。所以冒頂后支柱沒有被壓斷而只是傾倒伏地，多數(shù)是沿煤層傾斜方向向下傾倒，也有的向采空區(qū)傾倒。（5）冒頂后上部硬巖層大面積懸露不冒，個別情況是冒落幾塊矸石。（6）多數(shù)情況下，冒頂前工作面直接頂已沿煤壁斷裂開。（7）冒頂多發(fā)生在開切眼附近。因為開切眼支護時間長，下位軟巖層出現(xiàn)早期離

15、層、下沉，而上位硬巖層受周圍煤柱支撐不易下沉，所以，開切眼附近發(fā)生復(fù)合型頂板推垮型冒頂?shù)那闆r比較多。3.復(fù)合型頂板推垮型冒頂?shù)姆乐渭夹g(shù)從破壞復(fù)合型頂板形成推垮型冒頂條件出發(fā)，基本上可以普遍采用以下措施。（1）嚴禁仰斜開采傾斜開采使頂板產(chǎn)生向采空區(qū)方向移動的力，當復(fù)合型頂板的冒落高度以不能填充采空區(qū)，尤其是冒落高度小于采高時，頂板向采空區(qū)移動就沒有采空區(qū)冒落碎矸的阻力，頂板帶動其下的支架向采空區(qū)傾倒，易形成推垮型冒頂。（2）掘進運輸平巷工作面時不破壞復(fù)合型頂板（3）盡量避免回風平巷、運輸平巷與工作面推進方向呈銳角相交（4）初采時不要反向推進工作面初采時不要反向推進，因為開切眼處的頂板已離層斷裂，

16、當在反向推進范圍內(nèi)初次放頂時極易在原開切眼處誘發(fā)推垮型冒頂。（5）提高支架的穩(wěn)定性（6）提高單體支柱的初撐力和剛度。如單體液壓支柱。六、頂板大面積來壓和冒落的預(yù)兆凡頂板大面積來壓和冒落以前，都會出現(xiàn)一定的預(yù)兆。一般有以下現(xiàn)象：（1）工作面煤壁片幫或刀柱煤柱炸裂，并伴有明顯的響聲。煤炮增多，工作面和順槽都出現(xiàn)煤炮，甚至每隔5min6min就響一次。（2）由于煤體內(nèi)支承壓力的作用，煤層中的炮眼變形，打完眼不能裝藥，甚至連打眼后煤鉆桿都拔不出來。（3）可聽到頂板折斷發(fā)出的悶雷聲。發(fā)出聲響的位置由遠及近，由低到高。（4）頂板下沉急劇增加。頂板和采空區(qū)有明顯的臺階狀斷裂、下沉和回轉(zhuǎn)，垮落巖塊呈長條狀。（

17、5）頂板有時出現(xiàn)裂隙與淋水，底板局部也可能底鼓，出現(xiàn)裂隙和出水，斷層處滴水增大，有時出現(xiàn)鉆孔中流水變?yōu)榛煊袔r粉現(xiàn)象，嚴重時頂板可能掉矸。（6）來壓時，支架壓力突增。七、巷道掘進和支護的安全操作巷道冒頂主要發(fā)生在掘進工作在迎頭處、巷道維修更換支架處及巷道交叉處。（1）掘進工作嚴禁空頂作業(yè)?？拷蜻M工作面迎頭10m內(nèi)的爆破前必須加固，爆破崩倒、崩壞的支架必須先行修復(fù)之后，方可進入工作面作業(yè)。在松軟的煤巖或流砂性地層及地質(zhì)破碎帶掘進巷道時，必須采用前探支護或其他措施。在堅硬和穩(wěn)定的煤、巖層中，確定巷道不設(shè)支護時，必須制訂安全措施。（2）支架間應(yīng)設(shè)牢固的撐木或拉桿。（3）掘進巷道在揭露采空區(qū)前，必須制

18、訂探查采空區(qū)的安全措施，包括接近采空區(qū)時必須預(yù)留的煤（巖）柱厚度和探明水、火、瓦斯等內(nèi)容。 八、巷道維修及冒頂處理方法當圍巖壓力增大時，可能出現(xiàn)巷道發(fā)生變形、斷面變小、支架折損或頂幫漏煤（巖）塊等現(xiàn)象，甚至發(fā)生冒頂。當出現(xiàn)這些情況時都必須及時進行處理。如果在處理方法中措施不當，就可能延緩處理時間，使小變形變成大變形，小冒頂變成大冒頂，維修和處理的難度加大，而且更嚴重的是發(fā)生人身傷亡事故。（一）巷道維修及冒頂處理的一般原則（1）先外后里先檢查該處前后5m范圍支架的完整情況，有問題先處理。必要時可采取臨時加固措施，例如加密支架，加打木垛，前后支架拉緊支牢，加打抬板，插嚴背牢等，以增加后路、外圍支架

19、的支護能力和穩(wěn)定性，確保后路暢通。對一段范圍巷道維修和冒頂處理時，也必須堅持先處理外面的（離安全出口近的那一頭），逐漸向前處理，再處理里面的，直至該段范圍全部處理通。禁止在巷道只存一個安全出口的情況下兩頭處理，這樣可以避免因維修和冒頂?shù)貛г僖淮伟l(fā)生冒頂，將人員堵在里面。（2）先支后拆更換巷道支護時，在拆除原有支護前，應(yīng)先加固臨近支搞，拆除原有支護后，必須及時除掉頂幫后矸和架設(shè)永久支護，必要時還應(yīng)采取臨時支護措施。如需更換柱腿，應(yīng)該先用內(nèi)注式單體液壓支柱或金屬磨擦支柱在頂梁下打好立柱，再拆去舊柱腿。（3）先上后下傾斜巷道維修支架和處理冒頂時應(yīng)該由上至下進行。特別是傾角在15°以上時，必

20、須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。（4）先近后遠當一條巷道存有幾處需要維修支架和處理冒頂?shù)牡囟?，?yīng)該先處理距安全出口較近的那段，再向前處理較遠的那一段，直至把巷道內(nèi)的各段都維修好或處理通。這樣可以避免因距安全出口較近的那一段再次冒頂，將里面那一段的作業(yè)人員堵在里面。（5）先頂后幫為了保證操作人員的人身安全，在處理等程序上必須注意先維護，支撐住頂板，再維護好兩幫，如巷道一側(cè)片幫需要處理，這時必須在頂梁下靠片幫側(cè)打上一根立柱，使頂板穩(wěn)住，然后對片幫空間進行架設(shè)支架。（二）巷道冒頂處理（1）直接支架法在巷道圍巖已經(jīng)穩(wěn)定，冒落矸石又不多，冒頂范圍約為2架3 架時，可采用直接支架法，即先扒掉礙事的矸石，在兩幫掏出拉窩，然后立好柱腿，緊接著架設(shè)頂梁，并且插背好，最后清理底部煤矸。再往前依次照